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应用场景多元化,协作机械臂已成最热赛道之一

摘要: 近日,知名视频创作者、华为“天才少年”“稚晖君”自制的机械臂在社交媒体引发大量关注,这台花费6天时间制成的机械臂不仅可以远程控制,还能给葡萄缝针。 事实上,近年来,机械臂越来越高频地出现在社会生活和 ...
        近日,知名视频创作者、华为“天才少年”“稚晖君”自制的机械臂在社交媒体引发大量关注,这台花费6天时间制成的机械臂不仅可以远程控制,还能给葡萄缝针。

        事实上,近年来,机械臂越来越高频地出现在社会生活和公众视线中,诸如制作咖啡,采摘果子,自动采集口鼻拭子做核酸检测,用于教育教学……这些设备的外观各异,品牌众多,令人眼花缭乱,而价格更是从几千元到几万元甚至上百万元,差距悬殊。

        看似简单的机械臂里蕴藏着什么样的“生意经”?为什么机械臂的价格差距如此之大?它的技术门槛高还是低?厂商趋之若鹜、竞相“掘金”的机械臂市场前景如何?针对这些业界关注的问题,《中国经营报》记者近日采访了机械臂产业链上下游企业以及第三方专家。

        得益智能制造,工业机器人迎增长

        机械臂,顾名思义,是机械化、多关节的手臂,它是“工业机器人”这一大类机器人最常见却并非唯一的形态,能够完成焊接、搬运、包装、检验、涂胶、抛光打磨等生产环节。尽管在社会生产生活中两个名词常常被混合使用,但工业机器人的范畴更广,广泛应用于汽车、能源、食品、新零售、3C电子、精密制造、医疗器械、教育等行业领域。

        根据中国电子学会《中国机器人产业发展报告(2021年)》(以下简称“《报告》”),机器人市场一般划分为工业机器人、服务机器人和特种机器人三大类别。《报告》预测,2021年全球机器人市场规模将达到335.8亿美元。其中,工业机器人144.9亿美元,服务机器人和特种机器人则分别为125.2亿美元、65.7亿美元。不难计算,工业机器人在机器人整体市场中的贡献份额约为43%。

        哈工智能(000584.SZ)副总经理、哈工现代机器人公司董事长兼总经理高强告诉记者,机械臂应用渗透到越来越多的行业领域和商业场景中,依托的大背景自然是数字化经济浪潮以及制造产业智能化加速升级。

        “我国正处于从制造大国向制造强国的转型升级阶段,人口红利逐渐削弱,劳动力供应缺口越来越大,但用人成本却持续攀升,这倒逼企业铆足全力降本增效,因此给包括哈工智能在内的众多工业机器人厂商提供了有利的发展机遇。近十年里工业机器人领域的参与者越来越多,已经产生了多家上市企业,赛道的火热可见一斑。”高强如是说。

        独立经济学家、财经评论员王赤坤指出,机械臂替代人工的优势在于一次性投入、多年收益,配套成本低,支持7×24小时连续工作,基本不受时间、空间等环境的限制,同时能通过标准化能提高产品的成品率。

        在王赤坤看来,我国产业升级和人工替代需求强烈,国内市场基数庞大,特别是制造业体量巨大,需求和应用场景丰富,整体规模远超世界其他国家,随着各种新材料、人工智能、5G通信等新制造工艺、新技术的发展,机械臂将会朝着更智能、更复杂、效率更高的人工机械臂方向发展。

        商业查询公司企查查提供的数据显示,以“机械臂”为关键词进行搜索,国内相关专利申请数量逐年攀升,从2016年的1955件增长到2020年的11387件,而今年仅截止到10月13日,全国范围内的机械臂相关专利申请已达到10908件。

        在前不久闭幕的2021世界机器人大会上,工业和信息化部副部长辛国斌表示,去年中国机器人产业首次突破千亿元,中国已成为支撑世界机器人产业发展的中坚力量,中国工业机器人市场已连续8年稳居全球第一,2020年装机量占全球总量的44%。

        赛道细分化,协作机器人异军突起

        工业机器人根据自由度(轴数)、应用行业、负载重量、人机协作等不同维度,又可以进一步划分为不同的赛道,整体越来越向纵深化发展。最为突出的表现是,协作机器人的异军突起。所谓协作机器人,主流形态表现仍是机械臂,但与传统的工业机器人最大的区别在于人机协作,即机器人与人能够在同一个环境里共同工作,这意味着要保障机器人以及周边的环境的安全。

        成立于2014年的节卡机器人市场副总裁常莉向记者介绍,协作机器人大量涌现是由市场需求所驱动的。整个制造产业发展过程中,柔性生产需求井喷,协作机器人恰好契合了轻量化、多品种、定制化的市场需求。简单来说,协作机器人占地面积小、编程简单,同时又容易搬运、安装,能够使制造产业灵活快速地应对市场变化。

        常莉用3C电子行业来举例,该行业产品品种多、尺寸小,更新周期快,而自动化装配的难度比较高,人工需求量大。在这种情况下,协作机器人能够使行业客户快速进行部署,满足产品精度高、柔性生产的需求,与此同时还因替代人工能够降低人力支出。记者了解到,节卡机器人的产品目前重点聚焦负载重量在20千克以下的应用场景,根据不同的负载力,提供3千克、5千克、7千克、12千克、18千克等不同型号的设备。

        《报告》也指出,协作型工业机器人成为工业机器人的重要创新方向。在复杂的离散型场景中,人们需要机器人替代人工完成更精确、更繁琐的重复性劳动,安全的人机协作成为必然趋势。传统工业机器人需要在隔离环境中作业,相关人员不能对机器人进行灵活控制,面对程序之外的突发情况,也无法直接有效地进行人工干预,极大限制了工业机器人的应用效果和应用场景。随着物联网技术的广泛普及,机器人的生产力和可靠性大幅提升,催生了更加适应特殊制造业应用场景的协作机器人出现。

        智能化仍在初期,未来前景广阔

        机械臂产业分为三个环节,包括上游的零部件,中游的本体制造,下游的系统化集成。海银资本创始合伙人王煜全援引国金证券研报指出,从毛利率水平来看,上游核心零部件、下游系统化集成环节均在30%~40%区间,而中游环节毛利率约10%~20%。从竞争优势来看,在核心零部件环节,国产厂商整体还有一定的短板,优势集中体现在自动化集成环节。在他看来,机械臂的关键技术是作为各关节行动驱动器的伺服电机,如果要估算成本,机械臂本体的成本大体可以使用“驱动器×数量+减速器+控制器+其他零部件”这一公式来计算。机械臂产业真正的前沿是与人工智能的深度融合,机械臂智能化是大势所趋,但目前机械臂还处在智能化初期。

        众所周知,工业机器人领域有“四大家族”的说法,是指工业机器人占据优势地位的四大品牌,即德国的库卡、瑞士的ABB、日本的安川和发那科。这四家工业机器人巨头均历史悠久,长期占据工业机器人市场的主导地位,而且大部分都是从上世纪八九十年代就进入中国市场。国产厂商正在努力追赶,凭借市场优势,以及海内外投资并购等资本运作,力争“弯道超车”。

        节卡机器人相关负责人告诉记者,在工业机器人领域,国产企业在不断加快自主化步伐,尤其是协作机器人细分赛道,国产厂商与欧美企业实际可以说是同步状态。许多协作机器人设备的核心零部件已基本实现了国产化。与此同时,协作机器人在精度、算法等方面仍在不断突破。

        高工机器人产业研究所所长卢彰缘在接受记者采访时也表示,协作机器人虽然诞生时间不长,但无疑是当前最热的赛道之一。从发展前景看,协作机器人可以满足工业和服务多个场景的应用需求,长远来看,具备广阔的发展前景。该领域内,国产与外资厂商的技术差距逐渐缩小,并且中国市场内,国产厂商的份额占比在70%左右,目前处于快速发展阶段,技术的演进和方向,当前比较公认的是自适应的控制技术以及智能化程度的提升。

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本文作者
2021-10-23 22:09
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